二氧化碳杜瓦瓶的充裝壓力和溫度一般是多少？

一、核心控制參數

1. 充裝壓力范圍

• 工作壓力匹配：
  杜瓦瓶設計壓力通常為 2.3MPa、2.88MPa 或 3.5MPa22，充裝壓力需與設備工作壓力匹配。以 2.3MPa 工作壓力的杜瓦瓶為例，充裝過程中壓力控制如下：
• 初始階段（液位＜30%）：充裝壓力 4-5MPa，流速≤5kg/min1。
• 中后階段（液位 30%-80%）：壓力逐步升至 6-7MPa，流速≤3kg/min1。
• 臨界預警值：當瓶內壓力≥7MPa 且溫度≥25℃時，立即暫停充裝并啟動噴淋冷卻。
• 安全聯鎖控制：
  充裝系統需設置壓力聯鎖，當瓶內壓力達到設計壓力的 90%（如 2.3MPa 瓶體為 2.07MPa）時，自動關閉充裝電磁閥。

2. 溫度控制范圍

• 液態 CO?溫度：
  充裝過程中瓶內溫度需維持在 - 20℃~-10℃1，此溫度區間對應液態 CO?的飽和蒸氣壓約為 1.6-2.2MPa32。若溫度超過 - 10℃，需通過噴淋冷卻（水溫≤15℃）降低溫度。
• 環境溫度限制：
  充裝現場環境溫度需≤30℃（低于臨界溫度 31.1℃），否則 CO?無法液化112。若環境溫度＞35℃，需啟動強制冷卻系統（制冷量≥5kW）。

二、關鍵技術要點

1. 防止干冰形成的壓力下限

• 液態 CO?的飽和蒸氣壓降至 0.483MPa（70psi）時會形成固態干冰，因此充裝過程中瓶內壓力需始終＞0.483MPa。實際操作中，建議壓力保持在 1.0MPa 以上。

2. 充裝量與壓力的協同控制

• 充裝系數限制：
  液態 CO?充裝量按 0.6kg/L 標準控制（公稱工作壓力 15MPa 氣瓶）。例如 50L 杜瓦瓶最大充裝量為 30kg（50L×0.6kg/L），對應液態體積約 37.5L（液態密度 0.8kg/L），預留 12.5L 氣相空間以應對溫度升高時的體積膨脹。
• 充裝終止條件：
  滿足以下任一條件即停止充裝：
  ① 稱重法：實際充裝量達到計算值的 98%（預留 2% 膨脹空間）；
  ② 壓力法：瓶內壓力在 5 分鐘內上升≥0.5MPa（表明液態接近滿罐）。

3. 溫度 - 壓力動態平衡

• 液態 CO?的壓力與溫度呈強相關性。例如：
• 溫度 - 20℃時，飽和蒸氣壓約 1.6MPa；
• 溫度 - 10℃時，飽和蒸氣壓約 2.2MPa。
  充裝過程中需通過調節充裝速度和冷卻系統，維持溫度 - 20℃~-10℃，防止壓力超限。

三、特殊場景控制

1. 運輸型杜瓦瓶

• 充裝壓力上限可適當降低 0.5MPa（如正常上限 7MPa 調整為 6.5MPa），以應對運輸震動導致的壓力波動。
• 運輸前需用尼龍綁帶（抗拉強度≥5000N）固定，傾斜角度≤15°，并檢查防震膠墊（厚度≥5cm）完好性。

2. 高溫環境充裝

• 當環境溫度＞30℃時，需對杜瓦瓶采取遮陽措施（遮陽布防曬系數≥UPF50+），并將充裝壓力上限降低 0.5MPa。
• 同時監測瓶內溫度，若超過 - 10℃，需啟動噴淋冷卻。

四、安全防護與驗證

1. 壓力與溫度監測

• 實時監控：
  配備電子液位計（誤差≤±5mm）和鉑電阻溫度計（精度 ±0.5℃），實時顯示液位和溫度。
• 定期校準：
  每年用二等標準溫度計校準溫度傳感器，在 - 196℃時誤差應≤±2℃。

2. 泄漏與超壓處理

• 密封性檢測：
  充裝后用氦質譜檢漏儀（精度 1×10??Pa?m3/s）檢測，泄漏率需＜5×10??Pa?m3/s。
• 緊急泄壓：
  若壓力驟升（每分鐘上升＞1MPa），立即打開放空閥泄壓，同時開啟噴淋冷卻，泄壓口需朝向安全區域（距人員≥15 米）。

五、典型故障與預防

1. 壓力異常升高：
• 可能原因：超量充裝或環境溫度過高。
• 處理措施：立即停止充裝，轉移至陰涼處自然降溫，嚴禁直接噴淋冷水（可能導致溫差應力破裂）。
2. 干冰堵塞管路：
• 可能原因：充裝壓力低于 0.483MPa。
• 處理措施：用熱氮氣（≤50℃）吹掃管路，同時緩慢升壓至 1.38-2.07MPa 解凍。

六、行業標準與設備選型

• 標準依據：
  充裝操作需符合 GB 14193-2009《液化氣體氣瓶充裝規定》，其中明確高壓液化氣體充裝系數為 0.6kg/L（公稱工作壓力 15MPa）。
• 設備選型：
  優先選擇工作壓力≥2.3MPa 的高壓杜瓦瓶（如 DPL 系列），其設計溫度 - 196℃，可承受充裝過程中的壓力波動。

通過以上參數控制，可確保二氧化碳杜瓦瓶的充裝安全與效率。建議建立充裝作業 “三查三對” 制度（查設備、查參數、查安全；對銘牌、對規程、對資質），并定期進行第三方校準，形成全流程質量管控體系。